Druga dekada wyzwań Oddziału Ścian Szczelinowych Keller Polska

Ponad rok temu, 11 października 2017 roku w Warszawie, Oddział Ścian Szczelinowych firmy Keller Polska obchodził jubileusz 10-lecia istnienia. Za datę powstania naszego Oddziału uznaje się oficjalnie 2 stycznia 2007 roku. Wtedy też na bazie Oddziału Robót Specjalistycznych firmy Maxer (wcześniej: Energopol-7) powstaje Oddział Ścian Szczelinowych Keller Polska. Do dzisiaj korzystamy z tradycji i doświadczeń firmy, która wprowadzała technologię ścian szczelinowych w Polsce (pierwsza ich realizacja miała miejsce w 1967 roku, a pierwsze ściany szczelinowe na świecie zrealizowane były 12 lat wcześniej w Mediolanie).

Do dzisiaj z powodzeniem wykonaliśmy prawie 200 projektów o zróżnicowanej wielkości – od 220 m2 (2007 r. - Poznań, ul. Bolka) do 54 100 m2 (2012 r. – Tunel pod Martwą Wisłą w Gdańsku). Łącznie jest to około 700 000 m2 ścian szczelinowych oraz baret o grubościach od 50 do 120 cm.

Nasze największe atuty to:

Suche wykopy

Będąc częścią Keller Polska, a także całej grupy Keller, możemy czerpać z doświadczenia i wykorzystywać globalną siłę naszej marki. To pozwala nam łączyć ze sobą kilka, a nawet kilkanaście technologii geotechnicznych tak, aby oferować optymalne, bezpieczne oraz kompleksowe rozwiązania. Stąd też powstała w naszej firmie koncepcja realizowania tzw. suchych wykopów budowlanych przy połączeniu technologii ścian szczelinowych oraz iniekcji strumieniowej Jet-grouting (Soilcrete®) dla poziomych przesłon przeciwfiltracyjnych.

Nasza największa realizacja suchego wykopu - Warszawa, osiedle Słodowiec City (Zdjęcie nr 1), miała powierzchnię blisko 1 ha. Kluczowym zadaniem była ochrona sąsiednich tuneli I linii metra oraz pobliskiego stawu Kellera - stąd pełne depresyjne odwodnienie nie mogło zostać zastosowane.

Pierwotne rozwiązanie zakładało podział realizacji wykopów, konstrukcji oraz odwodnienia na 4 etapy - rysunek nr 1. Nie generował on obniżenia zwierciadła wody na zewnątrz wykopu, ale mocno komplikował realizację i wydłużał znacząco czas realizacji podziemia. Dzięki bezpośredniej współpracy z Generalnym Wykonawcą - firmą UNIBEP ., wypracowaliśmy kompleksowe rozwiązanie realizacji wykopu i zabezpieczenie sąsiedztwa bez obniżania poziomu zwierciadła wody.


Połączenie projektowe i wykonawcze dwóch technologii Kellera, tj. ściany szczelinowej i poziomej przesłony przeciwfiltracyjnej Jet-grouting pozwoliło osiągnąć suchy wykop i realizować konstrukcję podziemia w sposób przewidywalny, jak również skrócić harmonogram o ponad 3 miesiące w stosunku do pierwotnego rozwiązania.
Do dzisiaj w Oddziale Ścian Szczelinowych Keller Polska zrealizowaliśmy 23 takie suche wykopy i ponad 100 tys. m2 przesłon przeciwfiltracyjnych w technologii Jet-grouting. Nigdy dopływ wody nie był większy od zakładanego i zawsze gwarantował bezpieczną oraz przewidywalną realizację dalszych prac. Nie byłoby to możliwe bez odpowiedniego systemu kontroli wykonawstwa. Grupa Keller opracowała i wykorzystuje najnowszą metodę pomiaru średnicy ACI (Acoustic Column Inspector), która opiera się na rejestracji fali dźwiękowej generowanej przez strumień zaczynu. Umożliwia ona korektę parametrów technologicznych w trakcie iniekcji, dokładniejsze oszacowanie zasięgu strumienia oraz przedstawienie wyników w formie wykresu. 

Od 2013 roku standardem wykonawczym Keller Polska są kolumny o średnicy 4,5 m. Na rysunku nr 3 przedstawiono porównanie układu kolumn o średnicach: 3, 3,5 i 4,5 m w przesłonie na głębokości 15 m. Założono wykop o wymiarach 20 x 50 m, głębokość przesłony 15 m od poziomu terenu, minimalny zakład kolumn równy 5 % i odchylenie wiercenia od pionu równe 1,5 %.


Zastosowanie kolumn o średnicy 4,5 m zamiast 3m pozwala prawie 3-krotnie zmniejszyć liczbę kolumn i powierzchni ich styków (tj. miejsc potencjalnych przecieków). Co za tym idzie zastosowanie kolumn o dużych średnicach pozwala także znacząco ograniczyć wpływ odchyłek wiertniczych na szczelność całego systemu suchego wykopu.

Fundamenty zespolone – Combined Pile Raft Foundation (CPRF)

Koncepcja fundamentów zespolonych (Combined Pile Raft Foundation) opiera się na współpracy i wzajemnej interakcji podłoża gruntowego, fundamentu i pali (Rysunek nr 4), a na celu ma redukcję całkowitego osiadania oraz/lub różnicy osiadania, czego rezultatem są mniejsze momenty zginające w płycie fundamentowej (mniejsza grubość, mniejsza ilość zbrojenia).


Model fundamentów zespolonych pierwszy raz zastosowaliśmy w 2012 roku przy realizacji posadowienia budynku biurowego Neptun w Gdańsku (wysokość 85 m). Pierwotne rozwiązanie zakładało typowe pośrednie posadowienie budynku – 83 szt. baret fundamentowych o głębokości ok. 11 m i zróżnicowanej długości zwieńczone oczepami fundamentowymi o wysokości ok. 2, m (rysunek nr 5).


Rozwiązanie Keller Polska przy zastosowaniu podejścia CPRF (zwiększenie grubości płyty fundamentowej i włączenie do przenoszenia obciążenia) i bezpośredniej współpracy z konstruktorem budynku (iteracyjna wymiana wyników konstrukcyjnych i geotechnicznych), pozwoliło zredukować liczbę i powierzchnię baret fundamentowych o ok. 20% (23 szt. baret mniej). Wzrost objętości płyty fundamentowej był na poziomie ok. 15 % - zwiększenie o 200 m3, natomiast ilość zbrojenia pozostała bez zmiany. W obu rozwiązaniach szacowane przez nas osiadanie było na poziomie ok. 3,5 cm. Efektem zastosowania naszego rozwiązania było nie tylko zmniejszenie kosztów prac związanych z realizacją posadowienia (mniejsza ilość baret przy nieznacznym zwiększeniu objętości płyty fundamentowej), ale także skrócenie czasu realizacji o 2 tygodnie i zmniejszenie kosztów ogólnych Generalnego Wykonawcy.

Nasze analizy numeryczne dla CPRF opieramy na obliczeniach z wykorzystaniem metody elementów skończonych (PLAXIS), w oparciu o dostępną dokumentację geologiczno-inżynierską, dedykowane badania trójosiowe oraz przede wszystkim na bazie własnych analiz wstecznych, tzw. modelowaniu wtórnym – gdzie ponownie kalibrujemy przyjęte parametry wytrzymałościowo-odkształceniowe otrzymując pomiary osiadania z każdego naszego fundamentu zespolonego.

Do dzisiaj zaprojektowaliśmy, wykonaliśmy i pomierzyliśmy lub jesteśmy w trakcie pomiarów 6 obiektów opartych na naszym modelu CPRF. Są to m.in. takie budynki w Warszawie jak: Q22 (195 m), The Warsaw HUB (130 m), Spinnaker (ok. 180 m) oraz UNIQUE TOWER (ok. 90 m) - rysunek nr 6.



Koncepcja „Design&Build”

W ostatnich latach udział realizacji w Oddziale Ścian Szczelinowych opartych na własnych projektach wykonawczych wzrósł z 70 do 95%. Jest to ogromna baza doświadczeń i informacji zabieranych przez lata wg koncepcji „Design&Build” – wypracowana przez Keller jako rozwiązanie kompleksowe. Mając do dyspozycji większość dostępnych technologii geotechnicznych i dodatkowo nieustannie pracując nad rozwojem, wprowadzając nowe pomysły oraz poszerzając zakresy umowne o wykopy, roboty żelbetowe, jesteśmy w stanie proponować kompleksowe rozwiązania, które zapewniają bezpieczną i sprawną realizację dalszych prac. Pakietowe projekty składają się czasem z połączenia kilku, a nawet kilkunastu technologii, takich jak: ściana szczelinowa, barety fundamentowe, kotwy gruntowe, rozpory stalowe, mikropale, pozioma przesłona przeciwfiltracyjna, podbijanie fundamentów Jet-grouting, obudowa berlińska ipale CFA.

Ciekawym przykładem jest realizacja The Warsaw HUB w Warszawie dla GHELAMCO Poland, z którą związani jesteśmy od października 2015 roku do dnia dzisiejszego. Oprócz standardowego zakresu prac projektowych oraz wykonawczych (ściana szczelinowa, barety fundamentowe, tymczasowe słupy podstropowe, konstrukcja rozparcia) dodatkowo współprojektowaliśmy elementy konstrukcyjne, takie jak platformy robocze dla koparek. Ponadto wykonywaliśmy analizy odkształceniowe ścian szczelinowych, poszczególnych stropów rozporowych i konstrukcji rozparcia, a podczas realizacji robót części podziemnej budynku na bieżąco analizowaliśmy wyniki pomiarów geodezyjnych i odkształceń inklinometrycznych. Dodatkowo prowadziliśmy analizę rozkładu naprężenia pod płytą fundamentowej dla przyjętego przez nas modelu CPRF.

Dotychczasową koncepcję „Design & Build” możemy zatem poszerzyć o kolejne elementy do postaci: przeanalizuj, zaprojektuj, wykonaj, monitoruj i zweryfikuj.

Konstrukcje rozparcia oraz podparcia (metoda podstropowa)

W ramach rozwoju potencjału jakim jest tymczasowa stalowa konstrukcja rozparcia ścian szczelinowych oraz podparcia stropów rozporowych, od kilku lat budujemy własny skład stali – głównie profile stalowe IPE360, IPE400, HEB300, HEB400 oraz rury Ø503, 711, 813. Łączny tonaż rozparcia na dzisiaj to prawie 1 500 000 kg, a ich łączna długość to prawie 8 km.

Przykładem udanego połączenia zabezpieczenia wykopu zrealizowanego w technologii ścian szczelinowych przy zastosowaniu tymczasowej stalowej konstrukcji rozparcia i metody podstropowej opartej na tymczasowej konstrukcji podparcia jest nasza realizacja w Krakowie przy ul. Mogilskiej. 


W miejscu wyburzonego budynku Prodlewu, wykonane zostało zabezpieczenie wykopu o głębokości ok. 10 m w postaci ścian szczelinowych o grubości 60 cm. Szczególnym wyzwaniem była bezpieczna realizacja prac w bezpośrednim sąsiedztwie istniejących budynków mieszkalnych. W celu zminimalizowania odkształceń zastosowaliśmy w 1-szym poziomie stalowe rozpory, w 2-gim poziomie strop wykonany na gruncie i dodatkowo w 3-cim poziomie dodatkowe rozpory. W zakres zrealizowanych robót wchodziło również posadowienie dwóch żurawi wieżowych na platformach żelbetowych w poziomie parteru (w tym jeden oparty na dodatkowej stalowej konstrukcji podparcia), kotwienie płyty fundamentowej z uwagi na wypór oraz wykonanie ponad 250 ton tymczasowej stalowej konstrukcji rozparcia ścian szczelinowych. Zaproponowane przez nas rozwiązanie zapewniło bezpieczeństwo realizacji bez negatywnego wpływu na otoczenie, przy jednoczesnej maksymalizacji możliwości logistycznych skracającej realizację części podziemnej budynku.

Kolejna dekada…

Jako Keller Polska, a w szczególności Oddział Ścian Szczelinowych, jesteśmy obecni we wszystkich działach budownictwa: mieszkaniowym, biurowym, handlowym, infrastrukturze, przemyśle lekkim i ciężkim oraz hydrotechnice. Realizujemy prace jako podwykonawca, ale coraz częściej również jako wykonawca prac geotechnicznych na bezpośrednie zlecenie Inwestora, świadcząc usługi tzw. małego Generalnego Wykonawcy zapewniającego nadzór Kierownika Budowy. 


Nieustannie pracujemy nad podnoszeniem jakości technologii ścian szczelinowych oraz utrzymaniem odpowiednich standardów w ramach grupy Keller na całym świecie. Jesteśmy aktywnym członkiem grupy roboczej Global Product Team, której członkami są pozostałe jednostki Kellera, realizujące ściany szczelinowe na całym świecie – BENCOR w USA (w technologii hydrofrezu) oraz Keller Australia. Zadaniem tego zespołu jest wymiana doświadczeń, wspieranie innych jednostek jak również ekspansja technologii ścian szczelinowych na pozostałe kontynenty. Z optymizmem patrzymy w przyszłość.